第1節(jié)功和內(nèi)能ppt課件

1、 第第1 1節(jié)功和內(nèi)能節(jié)功和內(nèi)能熱力學(xué)定律 打氣筒在運(yùn)用時(shí)為什么會(huì)變熱 用打氣筒給球或單車輪胎打氣時(shí)，用了一會(huì)兒就會(huì)發(fā)現(xiàn)筒身發(fā)熱這是由于打氣的動(dòng)作既有力F，又有位移s，是一個(gè)對(duì)筒內(nèi)空氣做功(WFs)的過(guò)程，如右圖所示 根據(jù)能量守恒定律，我們對(duì)空氣做功，身體就會(huì)耗費(fèi)一些化學(xué)能這些化學(xué)能就轉(zhuǎn)變?yōu)橥矁?nèi)和筒內(nèi)空氣的內(nèi)能，故空氣和筒身的溫度就升高了 柴油內(nèi)燃機(jī)就是利用這個(gè)原理，利用活塞把氣缸內(nèi)的空氣緊縮至高溫，把噴進(jìn)去的柴油熄滅與上述相反，假設(shè)氣體急速膨脹，就等于氣體對(duì)外界做功于是，它的內(nèi)能就要減少，溫度就會(huì)降低 1絕熱過(guò)程是指在這個(gè)過(guò)程中，系統(tǒng)只由于外界對(duì)它_而與外界交換能量，它不從外界_，也不向外界

2、_2焦耳的實(shí)驗(yàn)闡明，在各種不同的絕熱過(guò)程中，假設(shè)使系統(tǒng)從形狀1變?yōu)樾螤?，所需外界做功的_是一樣的，而與做功的_無(wú)關(guān)3當(dāng)系統(tǒng)從形狀1經(jīng)過(guò)絕熱過(guò)程到達(dá)形狀2時(shí)，內(nèi)能的添加量UU2U1就等于外界對(duì)系統(tǒng)_，即_1做功吸熱放熱2.數(shù)量方式3所做的功WUW 焦耳的實(shí)驗(yàn)焦耳的實(shí)驗(yàn)1熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)焦耳實(shí)驗(yàn)(1)方法：在水中放置葉片，葉片上纏繞兩條繩子，每條繩子各跨過(guò)一滑輪，且分別懸掛一個(gè)重物，盛水的容器用絕熱性能良好的資料包好如以下圖所示，當(dāng)重物下落時(shí)便帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，容器中的水受葉片的攪動(dòng)，水由于摩擦而溫度上升 (2)結(jié)論：只需重力所做的功一樣，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值就一樣，即系統(tǒng)的形狀變化一樣注：系統(tǒng)只由于外

3、界對(duì)它做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過(guò)程叫做絕熱過(guò)程(adiabatic process)在絕熱過(guò)程中，不論懸掛重物的質(zhì)量、下落的高度如何不同，只需重力所做的功一樣，系統(tǒng)形狀變化就一樣 2利用電流的熱效應(yīng)給水加熱的實(shí)驗(yàn)重物使發(fā)電機(jī)發(fā)電，電流經(jīng)過(guò)電阻使液體升溫(1)方法：如上圖所示，利用降落的重物使發(fā)電機(jī)發(fā)電，電流經(jīng)過(guò)浸在液體中的電阻絲，引起液體溫度上升 (2)結(jié)論：對(duì)同一個(gè)系統(tǒng)，在絕熱過(guò)程中，只需所做的電功相等，系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值就一樣，即系統(tǒng)的形狀變化一樣注：在各種不同的絕熱過(guò)程中，要使系統(tǒng)的形狀發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由過(guò)程的始末兩個(gè)形狀決議，而與做功的方式無(wú)關(guān)

4、例如，使一定質(zhì)量的鐵棒溫度升高，可以采用摩擦做功的方式，也可以使電流經(jīng)過(guò)鐵棒，利用電流做功來(lái)加熱但不論采取哪種方式，只需是絕熱過(guò)程使鐵棒升溫一樣，做功的多少就一定一樣 金屬制成的汽缸中裝有柴油與空氣的混合物，有能夠使汽缸中柴油到達(dá)燃點(diǎn)的過(guò)程是()A迅速向里推活塞B迅速向外拉活塞C緩慢向里推活塞D緩慢向外拉活塞 解析：氣體被緊縮或膨脹時(shí)做功，氣體的內(nèi)能就發(fā)生變化假設(shè)將裝有柴油與空氣混合物的汽缸中的活塞迅速向里推，一方面柴油氣體來(lái)不及與外界發(fā)生熱交換，另一方面由于外界經(jīng)過(guò)活塞對(duì)氣體做功，使柴油氣體的內(nèi)能添加，溫度升高，從而使柴油到達(dá)燃點(diǎn)，故正確選項(xiàng)為A.答案：A點(diǎn)評(píng)：在絕熱過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)做功，

5、系統(tǒng)內(nèi)能添加，溫度升高做功越快，內(nèi)能添加得也越快做功和熱傳送對(duì)改動(dòng)內(nèi)能是等效的 變式遷移變式遷移1采用絕熱(即不與外界交換熱量)的方式使一定量的氣體由初形狀A(yù)變化至終形狀B.對(duì)于不同的絕熱方式，下面說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A對(duì)氣體所做的功不同B對(duì)氣體所做的功一樣C對(duì)氣體不需做功，由于沒(méi)有能量的傳送D以上三種說(shuō)法都不對(duì) 解析：對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，不論采用任何一種絕熱方式由形狀A(yù)變化到形狀B，都是絕熱過(guò)程在這一過(guò)程中，氣體在初形狀A(yù)有一確定的內(nèi)能UA，在形狀B有另一確定的內(nèi)能UB，由絕熱過(guò)程中UUBUAW知，W為恒量，所以選項(xiàng)B正確答案：B點(diǎn)評(píng)：在絕熱過(guò)程中，內(nèi)能和其他方式的能一樣也是形狀量氣體的初、

6、末形狀確定了，即在初、末形狀的內(nèi)能也相應(yīng)地確定了，故內(nèi)能的變化U也確定了，而功是能量轉(zhuǎn)化的量度，所以UW，即W為恒量這就是我們判別絕熱過(guò)程的方法 內(nèi)能內(nèi)能1.任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個(gè)只依賴于系統(tǒng)本身形狀的物理量注：在第七章中我們?cè)严到y(tǒng)中一切分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子間的相互作用勢(shì)能的總和叫做系統(tǒng)的內(nèi)能而且曾經(jīng)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)系統(tǒng)的形狀改動(dòng)時(shí)，例如溫度或體積改動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)的內(nèi)能會(huì)改動(dòng)，也就是說(shuō)，系統(tǒng)的內(nèi)能是由它的形狀所決議的由此可見(jiàn)，第七章談到的內(nèi)能與這里的內(nèi)能是一致的，前者為后者提供了微觀解釋 2功和內(nèi)能變化的關(guān)系當(dāng)系統(tǒng)從某一形狀經(jīng)過(guò)絕熱過(guò)程到達(dá)另一形狀時(shí)，內(nèi)能的改動(dòng)量U就等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功

7、W，用式子表示為：UU2U1W.注：(1)在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)所做的功僅由過(guò)程的始末形狀決議，不依賴于做功的詳細(xì)過(guò)程和方式這一點(diǎn)與在力學(xué)中，重力所做的功僅由物體的起點(diǎn)和終點(diǎn)的兩個(gè)位置決議，而與物體的運(yùn)動(dòng)途徑無(wú)關(guān)相類似. (2)在絕熱過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能添加，外界對(duì)系統(tǒng)做多少功，系統(tǒng)的內(nèi)能就添加多少；系統(tǒng)對(duì)外界做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少，系統(tǒng)對(duì)外界做多少功，系統(tǒng)的內(nèi)能就減少多少 3做功與內(nèi)能的變化做功改動(dòng)物體內(nèi)能的過(guò)程是將其他方式的能(如機(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程，做功使物體內(nèi)能發(fā)生變化時(shí)，內(nèi)能改動(dòng)了多少用做功的數(shù)值來(lái)度量外界對(duì)物體做多少功，物體的內(nèi)能就添加多少；物體對(duì)

8、外界做多少功，物體的內(nèi)能就減少多少緊縮氣體，外界對(duì)氣體做了功，氣體的內(nèi)能添加，氣體內(nèi)能的添加量等于外界對(duì)氣體所做的功；氣體膨脹，是氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小，氣體內(nèi)能的減少量等于氣體膨脹對(duì)外界做的功本質(zhì)上對(duì)氣體我們還能從另一個(gè)方面來(lái)判別，那就是看氣體的體積，被研討的氣體體積增 大就一定對(duì)外做功氣體的體積減小，外界就一定對(duì)氣體做功 在絕熱過(guò)程中，末態(tài)內(nèi)能大于初態(tài)內(nèi)能時(shí)，U為正，W為正，外界對(duì)系統(tǒng)做功末態(tài)內(nèi)能小于初態(tài)內(nèi)能時(shí)，U為負(fù)，W為負(fù)，系統(tǒng)對(duì)外界做功內(nèi)能和其他方式的能一樣，是形狀量，物體的形狀一定時(shí)，它的內(nèi)能也一定和討論重力勢(shì)能一樣，我們能確定的只是內(nèi)能的變化由于任何形狀的內(nèi)能，只需在規(guī)范參

9、考態(tài)的值確定后，才能夠作出相應(yīng)確實(shí)定值由此可知，要測(cè)得物體某一形狀內(nèi)能的絕對(duì)值，是不能夠的 假設(shè)氣體膨脹時(shí)與外界沒(méi)有熱交換，這樣的膨脹叫做絕熱膨脹分別討論氣體在真空中和在大氣中做絕熱膨脹時(shí)能否做功假設(shè)做功，所需的能量從何而來(lái)？解析：氣體在真空中膨脹時(shí)，不會(huì)遭到來(lái)自外界的壓力，屬于自在膨脹，氣體不需求做功，而在大氣中做絕熱膨脹時(shí)，氣領(lǐng)會(huì)遭到外界大氣的壓力作用，需抑制外界大氣的壓力而對(duì)外做功，所需的能量來(lái)自氣體本身的內(nèi)能 變式遷移變式遷移 2.要探求一個(gè)規(guī)律我們可以用實(shí)驗(yàn)法如右圖所示，在一個(gè)有機(jī)玻璃筒底放置少量易燃物，如硝化棉或浸過(guò)乙醚的棉花等，迅速壓下筒中的活塞，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)筒底的物品熄滅起來(lái)試解釋這一景象解析：產(chǎn)生這一景象的緣由是在活塞壓下來(lái)的過(guò)程中，由于緊縮氣體做功，使氣體的內(nèi)能添加，溫度升高到達(dá)了易燃物硝化棉或乙醚的燃點(diǎn)而導(dǎo)致的結(jié)果答案：見(jiàn)解析 根底穩(wěn)定根底穩(wěn)定1以下過(guò)程中，由于做功而使系統(tǒng)內(nèi)能添加的是()A把鐵絲反復(fù)彎曲，彎曲處溫度升高B燒開水時(shí)，蒸氣將壺蓋頂起C鐵塊在火爐中被加熱D鐵球從空中自在下落(不計(jì)空氣阻力)解析：選項(xiàng)B是系統(tǒng)對(duì)外界做功，內(nèi)能減小，選項(xiàng)C是吸熱使內(nèi)能添加，而選項(xiàng)D內(nèi)能不變應(yīng)選A.答案：A 7.如下圖，瓶?jī)?nèi)裝有少量的水，瓶口已塞緊，水上方空氣中有水蒸氣，用打氣筒向瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)塞子從瓶口跳出時(shí)，瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)“白霧